Linux之bash shell腳本編程入門篇(一)

什么是bash shell腳本編程？

答:Linux里面有多種shell,而CentOS和redhat的默認shell是bash shell。至于shell腳本，這個跟windows操作系統里面的批處理文件有點像(.bat的文件)。不知道大家還是否記得Linux的哲學思想嗎？其中有那么兩點點：由眾多目的的單一應用程序組成：一個程序只做一件事，且做好；組合目的的單一的小程序完成復雜的任務。我覺得shell腳本編程就很好的體現了這個哲學思想。shell腳本利用shell的功能縮寫的一個“程序”，這個程序是使用純文本文件，將一些shell的語法與命令（內部命令和外部命令）寫在里面，搭配正則表達式、管道命令與數據流重定向等功能，以達到我們所想要的處理目的。

shell腳本有什么用？

  shell腳本的用途有：

    自動化常用命令

    執行系統管理和故障排除

    創建簡單的應用程序

    處理文本或文件

編程基本概念

編程邏輯處理方式：

    順序執行

    循環執行

    選擇執行

shell編程：過程式、解釋執行

    編程語言的基本結構：

    數據存儲：變量、數組

    表達式: a + b

    語句:if

shell腳本是包含一些命令或聲明，并符合一定格式的文本文件

格式要求：首行shebang機制

    #!/bin/bash

shell編程的良好習慣

養成良好的shell編程習慣是必須的，假如要問為什么？你可以想想。假如你剛入職一家公司，接手了工作，然后讓你執行某些腳本或者讓你修改。假如別人一點注釋的信息都沒有，你看到代碼第一眼會不會傻眼？假如代碼上百行或者上千行，假如你一點都不了解的情況下去修改，那不相當于自己重新又寫了一次腳本？多么浪費時間和精力。即便是看自己寫的腳本，也難道日后維護的時候連自己都忘記掉。所以，一個良好的編程習慣，是必須的。

如下圖，一些示例：

標注一些腳本的作者信息，該腳本的版本，和腳本的作用，和一些代碼的作用等等基礎信息。

腳本調試

當我們寫完一個腳本的時候，很多時候，都難免出點小錯誤。所以寫完腳本，都需要檢查一下腳本是否有語法錯誤之類。

bash -n script.sh

檢測腳本中是否存在語法錯誤

如下圖，假如腳本沒有錯誤，執行該命令不會任何提示

        假如腳本有語法錯誤的，看下面第一次執行bash -n.此時就會報錯了

bash -x /path/to/some_script

調試腳本

如下圖，當調試腳本的時候，他會把執行腳本的步驟都顯示出來，如果哪里出現了錯誤，我們能及時發現哪里有問題并更正過來。

bash中的變量

什么是變量？

變量：命名的內存空間  

    變量數據存儲方式：

        字符：

        數值：整型，浮點型

變量的作用    

    1、數據存儲格式

    2、參與的運算

    3、表示的數據范圍

編程語言分為強類型語言和弱類型語言

    強類型：

        定義變量時必須指定類型、參與運算必須符合類型要求；調用未聲明變量會產生錯誤

        如java,python

    弱類型：

        無須指定類型，默認均為字符型；參與運算會自動進行隱式類型轉換；變量無須事先定義可直接調用

        如：bash 不支持浮點數

變量命名法則

    1、不能使程序中的保留字：例如if, for;

    2、只能使用數字、字母及下劃線，且不能以數字開頭

    3、見名知義：如求加法的結果，用SumPlus等容易看出來的

    4、統一命名規則：駝峰命名法（如SumPlus,盡量不用純小寫或者純大寫以免跟系統的其他變量沖突）

變量的種類

根據變量的生效范圍等標準：

    本地變量：生效范圍為當前shell進程；對當前shell之外的其它shell進程，包括當前shell的子shell進程均無效

    環境變量：生效范圍為當前shell進程及其子進程

    局部變量：生效范圍為當前shell進程中某代碼片斷(通常指函數)

    位置變量：$1, $2, …來表示，用于讓腳本在腳本代碼中調用通過命令行傳遞給它的參數

    特殊變量：$?, $0, $*, $@, $#

下面通過示例來演示一下這些變量效果：

本地變量：(這個意思就像個人設置）

賦值格式 name='value'

    value可以使用引用：

        1.可以是直接字符竄；name="username"

        2.變量引用：name"username"

        3.命令引用name=`COMMAND`,name=$(COMMAND)

變量引用:$name,${name}

    "" : 弱引用，其中的變量引用會被替換為變量值；

    '' : 強引用，其中的變量引用不會被替換為變量值，而保持原字符串；

顯示已定義的所有本地變量：set

銷毀變量:unset name

可以看到alias里面這管理員用戶和普通用戶的別名里面的設置都是有點不一樣的，這就是本地變量了

環境變量：（國有國法，所謂的國法，大家都要遵守，這就是可以理解為環境變量了）

變量聲明、賦值: export name=VALUE 或 declare -x name=VALUE

變量引用:$name,$(name)

顯示所有環境變量：export、env、printenv

銷毀： unset name

bash有許多內建的環境變量：如PATH、HISTSIZE、PS1等等..

如下，大家使用外部命令的時候都同是通過PATH指定的環境變量去搜索命令的所在位置

位置變量：（在腳本里面的以$1、$2..$n,shift [n]換位置表示的變量）

賦值：script $1,$2,…對應調用第1、第2個等參數；

如下圖，賦值$1為1,$2為10，計算1到10所有整數的和。

不過這個位置變量很有意思的是，等參數超過10個以后，第10個參數就會以$1（0）這樣的參數形式出現，我暫時也沒弄明白這是什么意思。如第一個參數是a,那么第到了第10個開始，第十個的變量顯示出來的就是a0,第20個是b0，第30個是c0等等。。。

特殊變量：$?, $0, $*, $@, $#

$?,表示命令執行的返回狀態，0表示成功，非0為失敗，如下圖所示

$0,表示命令本身

$#:傳遞給腳本有多少個參數，假如參數有兩個，那么$#=2，如下圖所示，假如$#的參數不等于2，那么該腳本就提示“請輸出正確的地址參數”。

$*和$@，這兩個，只有有“”雙引號的時候才會顯示有所不同的意思

$*:傳遞給腳本的所有參數

$@:引用傳遞給腳本的所有參數

如下圖，當$*加上雙引號以后，$*表示的是‘a b c’，這個是一個整體，但不加雙引號，就是a和b和c

只讀變量：只能聲明，但不能修改和刪除

賦值：readonlyname 、 declare -r name

bash中的算術運算

bash中的算術運算:（幫助文件見help let）

+（加）, -（減）, *（乘以）, /（除以）, %取模（取余）, **（乘方）

實現算術運算：

(1) let var=算術表達式

(2) var=$[算術表達式]

(3) var=$((算術表達式))

(4) var=$(expr arg1 arg2 arg3 …)

(5) declare –ivar= 數值

(6) echo ‘算術表達式’ | bc

乘法符號有些場景中需要轉義，如*

bash有內建的隨機數生成器：$RANDOM（1-32767）

echo $[$RANDOM%50] ：0-49之間隨機數, 如需要1-50之間的隨機，則 $[$RANDOM%50]+1 即可

賦值

增強型賦值：

    +=, -=, *=, /=, %=

let varOPERvalue

    例如:let count+=3

    自加3后自賦值

自增，自減：

    let var+=1

    let var++

    let var-=1

    let var–

邏輯運算

true, false

   1, 0

與：

    1 與 1 = 1

    1 與 0 = 0

    0 與 1 = 0

    0 與 0 = 0

或:

    1 或 1 = 1

    1 或 0 = 1

    0 或 1 = 1

    0 或 0 = 0

非：！

    ! 1 = 0

    ! 0 = 1

短路運算：

短路與：

    第一個為0，結果必定為0；

    第一個為1，第二個必須要參與運算；

短路或：

    第一個為1，結果必定為1；

    第一個為0，第二個必須要參與運算；

異或：^

異或的兩個值,相同為假，不同為真

聚集命令

有兩種聚集命令的方法：

    復合式：date; who | wc -l 命令會一個接一個地運行

    子shell：(date; who | wc -l ) >>/tmp/trace，所有的輸出都被發送給單個STDOUT和STDERR

bash退出狀態碼

進程使用退出狀態來報告成功或失敗

0 代表成功，1－255代表失敗

$? 變量保存最近的命令退出狀態

例如：

bash自定義退出狀態碼

exit [n]：自定義退出狀態碼；

注意：腳本中一旦遇到exit命令，腳本會立即終止；終止退出狀態取決于exit命令后面的數字

注意：如果未給腳本指定退出狀態碼，整個腳本的退出狀態碼取決于腳本中執行的最后一條命令的狀態碼

條件測試

判斷某需求是否滿足，需要由測試機制來實現；

專用的測試表達式需要由測試命令輔助完成測試過程；

評估布爾聲明，以便用在條件性執行中

若真，則返回0

若假，則返回1

測試命令：

    test EXPRESSION

    [ EXPRESSION ]

    [[ EXPRESSION ]]

        注意：EXPRESSION前后必須有空白字符

根據退出狀態而定，命令可以有條件地運行

&& 代表條件性的AND THEN

|| 代表條件性的OR ELSE

如下圖,參數1必須小于參數2，條件成立，&&則計算參數1到參數2之間所有數的和，||否則，提示參數1必須小于參數2

bash的測試類型

數值測試：

    -gt: 是否大于；

    -ge: 是否大于等于；

    -eq: 是否等于；

    -ne: 是否不等于；

    -lt: 是否小于；

    -le: 是否小于等于；

如下圖,參數1必須-lt小于參數2，條件成立，才執行&&的條件，否則，提示參數1必須-lt小于參數2

字符串測試：

    ==：是否等于；

    >: ascii碼是否大于ascii碼

    <: 是否小于

    !=: 是否不等于

    =~: 左側字符串是否能夠被右側的PATTERN所匹配

        注意: 此表達式一般用于[[ ]]中；

    -z "STRING"：字符串是否為空，空為真，不空為假

    -n "STRING"：字符串是否不空，不空為真，空為假

        注意：用于字符串比較時的用到的操作數都應該使用引號

文件存在性測試

    -a FILE：同-e

    -e FILE: 文件存在性測試，存在為真，否則為假；

存在性及類別測試

    -b FILE：是否存在且為塊設備文件；

    -c FILE：是否存在且為字符設備文件；

    -d FILE：是否存在且為目錄文件；

    -f FILE：是否存在且為普通文件；

    -h FILE 或-L FILE：存在且為符號鏈接文件；

    -p FILE：是否存在且為命名管道文件；

    -S FILE：是否存在且為套接字文件；

文件權限測試：

    -r FILE：是否存在且可讀

    -w FILE: 是否存在且可寫

    -x FILE: 是否存在且可執行

文件特殊權限測試：

    -g FILE：是否存在且擁有sgid權限；

    -u FILE：是否存在且擁有suid權限；

    -k FILE：是否存在且擁有sticky權限；

文件大小測試：

    -s FILE: 是否存在且非空；

文件是否打開：

    -t fd: fd表示文件描述符是否已經打開且與某終端相關

    -N FILE：文件自動上一次被讀取之后是否被修改過（判斷文件主要是看修改時間）

    -O FILE：當前有效用戶是否為文件屬主

    -G FILE：當前有效用戶是否為文件屬組

雙目測試：

FILE1 -ef FILE2: FILE1與FILE2是否指向同一個設備上的相同inode

FILE1 -nt FILE2: FILE1是否新于FILE2；（判斷文件主要是看修改時間）

FILE1 -ot FILE2: FILE1是否舊于FILE2；（判斷文件主要是看修改時間）

組合測試條件

第一種方式：

    COMMAND1 && COMMAND2 并且

    COMMAND1 || COMMAND2 或者

    ! COMMAND 非

如：[ -e FILE ] && [ -r FILE ]

第二種方式：

    EXPRESSION1 -a EXPRESSION2 并且

    EXPRESSION1 -o EXPRESSION2 或者

    ! EXPRESSION

作業

1、編寫腳本/root/bin/systeminfo.sh,顯示當前主機系統信息，包括主機名，IPv4地址，操作系統版本，內核版本，CPU型號，內存大小，硬盤大小。

2、編寫腳本/root/bin/backup.sh，可實現每日將/etc/目錄備份到/root/etcYYYY-mm-dd中

3、編寫腳本/root/bin/disk.sh,顯示當前硬盤分區中空間利用率最大的值

4、編寫腳本/root/bin/links.sh,顯示正連接本主機的每個遠程主機的IPv4地址和連接數，并按連接數從大到小排序

5、寫一個腳本/root/bin/sumid.sh，計算/etc/passwd文件中的第10個用戶和第20用戶的ID之和

6、寫一個腳本/root/bin/sumspace.sh，傳遞兩個文件路徑作為參數給腳本，計算這兩個文件中所有空白行之和

6、寫一個腳本/root/bin/sumfile.sh,統計/etc, /var, /usr目錄中共有多少個一級子目錄和文件

7、寫一個腳本/root/bin/argsnum.sh，接受一個文件路徑作為參數；如果參數個數小于1，則提示用戶“至少應該給一個參數”，并立即退出；如果參數個數不小于1，則顯示第一個參數所指向的文件中的空白行數

8、寫一個腳本/root/bin/hostping.sh，接受一個主機的IPv4地址做為參數，測試是否可連通。如果能ping通，則提示用戶“該IP地址可訪問”；如果不可ping通，則提示用戶“該IP地址不可訪問”

9、chmod -rw /tmp/file1，編寫腳本/root/bin/per.sh,判斷當前用戶對/tmp/fiile1文件是否不可讀且不可寫

!!注意此題需要再其他用戶下面做，用root用戶的話，即使文件沒有任何權限，依然會當作有權限。

10、編寫腳本/root/bin/nologin.sh和login.sh,實現禁止和充許普通用戶登錄系統。

11、寫一個腳本/root/bin/hostping.sh，接受一個主機的IPv4地址做為參數，先判斷是否合格IP，否，提示IP格式不合法并退出，是，測試是否可連通。如果能ping通，則提示用戶“該IP地址可訪問”；如果不可ping通，則提示用戶“該IP地址不可訪問”

12、計算1+2+3+…+100的值

13、計算從腳本第一參數A開始，到第二個參數B的所有數字的總和，判斷B是否大于A，否提示錯誤并退出，是則計算之